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《基于Modbus協(xié)議的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成研究與設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、基于Modbus協(xié)議的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成研究與設(shè)計第42卷第6期2011年11月太原理工大學(xué)學(xué)報JOURNALOFTAIYUANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol.42No.6Nov.2011文章編號:1007-9432(2011)06-0617-05基于Modbus協(xié)議的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成研究與設(shè)計張愛絨1,謝斌紅2,張英俊2(1?太原理工大學(xué)期刊中心，太原030024;2,太原科技大學(xué)計算機學(xué)院，太原030024)摘要:針對目前煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中存在的問題，提出了一種基于Modbus協(xié)議的數(shù)據(jù)集成方案。井下分站采用M
2、odbus標準通用協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時通信，將異構(gòu)設(shè)備接口通信歸一化，使得各站點可以方便地互聯(lián)。所設(shè)計的分站解決了現(xiàn)場異構(gòu)設(shè)備不同通信協(xié)議帶來的數(shù)據(jù)集成和傳輸問題。在某大型企業(yè)的運行效果顯示,數(shù)據(jù)傳輸可靠，響應(yīng)速度快，滿足數(shù)據(jù)集成耍求。關(guān)鍵詞:Modbus協(xié)議;數(shù)據(jù)集成;煤礦安全;監(jiān)控系統(tǒng)中圖分類號:TD76文獻標識碼:A隨著煤礦監(jiān)控系統(tǒng)從單一監(jiān)控功能向性能可靠、功能強大的網(wǎng)絡(luò)化、標準化、智能化的發(fā)展，耍求各井下分站必須能相互配合，協(xié)同工作，同時也要求各分站與井上監(jiān)控中心交互數(shù)據(jù)，以保證連續(xù)生產(chǎn)，實現(xiàn)全局的監(jiān)控和優(yōu)化。而冃前，由于不同的監(jiān)控系統(tǒng)相互獨立
3、，兼容性差，且網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)控系統(tǒng)采用了不同的通信技術(shù)和信息交換標準，難以做到信息共享和統(tǒng)一管理，容易形成“信息孤島”[1]器設(shè)備通過Modbus接口可以相互連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進行整個系統(tǒng)的集中監(jiān)控。通過此協(xié)議，控制器相互Z間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)和其他設(shè)備Z間可以進行通信,它的開放性使其逐步成為一種自動控制的通信協(xié)議標準[2]。1.2Modbus通信機制分析Modbus協(xié)議定義了一個控制器能識別和使用的報文結(jié)構(gòu)，而不管它們通過何種網(wǎng)絡(luò)類型進行通信。該協(xié)議描述了控制器如何請求訪問其它設(shè)備,如何響應(yīng)來自其它設(shè)備的請求，以及錯誤怎樣被檢測及報告的過程⑶。此外‘Mod
4、bus協(xié)議采用Mas?ter?Slave技術(shù),是一種應(yīng)答方式的通信協(xié)議，將通信參與者規(guī)定為“主站(MASTER)”和“從站”(SLAVE),數(shù)據(jù)通信時,主站發(fā)出數(shù)據(jù)請求消息,從站接收到正確消息后就可以發(fā)送數(shù)據(jù)到主站以響應(yīng)請求;主站亦可直接發(fā)消息修改從站的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)雙向讀寫。每個從站都有相應(yīng)的地址編號，數(shù)量最多可達274個。它通過多達24種的總線命令實現(xiàn)主站和從站之間的信息交換，具有簡單、高效、可靠和容易實現(xiàn)等優(yōu)點。因為協(xié)議良好的適用性，已經(jīng)得到了眾多大公司的支持，都把它作為一種標準的通信接口提供給用戶，并且作為與主系統(tǒng)通信的主要途徑⑷。O此外，現(xiàn)用
5、井下分站大多采用不同的開發(fā)平臺、由不同的廠家開發(fā)，彼此之間形成了由不同通信協(xié)議和通信接口組成的異構(gòu)系統(tǒng)。針對上述問題，在對傳統(tǒng)方法分析研究的基礎(chǔ)上，提出了基于Modbus協(xié)議的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成方案,井下分站采用Modbus標準通用協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時通信,將異構(gòu)設(shè)備接口通信歸一化，有效實現(xiàn)分站間相互操作和數(shù)據(jù)共享，解決了傳統(tǒng)方法在分站和協(xié)議較多時既繁瑣又效率低下的問題。1Modbus通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計1.1Modbus協(xié)議簡介Modbus協(xié)議是1978年由Modicon公司制定的應(yīng)用于電子控制器上的一種應(yīng)用層報文傳輸協(xié)議,與底層的物理接口及電氣規(guī)范無
6、關(guān)，支持傳統(tǒng)的RS-232/422/485設(shè)備和以太網(wǎng)設(shè)備等。從功能上看，可被認為是--種現(xiàn)場總線,不同廠家生產(chǎn)的控制*收稿日期:2011-07-06基金項目:國家科技支撐計劃項目(2007BAK29B01);山西省科技攻關(guān)項0(20100322004);山西省發(fā)改委研發(fā)項目”618太原理工大學(xué)學(xué)報第42卷2基于Modbus協(xié)議的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成2.1系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集軟件主要由下位機驅(qū)動模塊、分站配置管理模塊以及數(shù)據(jù)采集模塊三部分組成,上位機與井下分站之間通過Modbus協(xié)議進行通信，其架構(gòu)如圖1所示。其屮，下位機驅(qū)動模塊的實現(xiàn)基
7、于Modbus協(xié)議的開源NModbus庫,在此基礎(chǔ)上進行封裝和擴展/乍為數(shù)據(jù)采集軟件的“基礎(chǔ)設(shè)施”，并以接口的方式為其它模塊提供服務(wù);在下位機配置管理模塊中，針對目前監(jiān)控系統(tǒng)中的下位機存在配置不靈活、擴充性較差和不能很好適應(yīng)系統(tǒng)環(huán)境和用戶需求變化等問題，利用XML文檔規(guī)范統(tǒng)一、互操作性強且與平臺無關(guān)等特點,把相關(guān)參數(shù)以XML文件進行描述'其中Slave.xml文件中保存了下位機的連接方式、速率、校驗方式、IP地址等信息;Register.xml文件中保存了各類傳感器的類型、閉鎖輸出通道、信號類型、量程、告警值、閉鎖值等參數(shù)，并設(shè)計專用的輔助類(He
8、lper)對下位機及其各種參數(shù)進行配置管理，使得系統(tǒng)具冇較好的適應(yīng)性、靈活性和可配置性;數(shù)據(jù)采集模塊以下位機驅(qū)動模塊為基礎(chǔ)
